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  <title>Java锁 | My Blog</title>
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  <meta name="description" content="悲观锁与乐观锁参考文章：Java 锁之乐观锁和悲观锁 Java 按照锁的实现分为乐观锁和悲观锁，乐观锁和悲观锁并不是一种真实存在的锁，而是一种设计思想，乐观锁和悲观锁对于理解 Java 多线程和数据库来说至关重要，那么本篇文章就来详细探讨一下这两种锁的概念以及实现方式。 悲观锁_悲观锁_是一种悲观思想，它总认为最坏的情况可能会出现，它认为数据很可能会被其他人所修改，所以悲观锁在持有数据的时候总会把">
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<meta property="og:description" content="悲观锁与乐观锁参考文章：Java 锁之乐观锁和悲观锁 Java 按照锁的实现分为乐观锁和悲观锁，乐观锁和悲观锁并不是一种真实存在的锁，而是一种设计思想，乐观锁和悲观锁对于理解 Java 多线程和数据库来说至关重要，那么本篇文章就来详细探讨一下这两种锁的概念以及实现方式。 悲观锁_悲观锁_是一种悲观思想，它总认为最坏的情况可能会出现，它认为数据很可能会被其他人所修改，所以悲观锁在持有数据的时候总会把">
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    <a href="/java-locks/" class="article-date">
  <time datetime="2021-05-30T16:26:22.000Z" itemprop="datePublished">2021-05-30</time>
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      Java锁
    </h1>
  

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        <h2 id="悲观锁与乐观锁"><a href="#悲观锁与乐观锁" class="headerlink" title="悲观锁与乐观锁"></a>悲观锁与乐观锁</h2><p>参考文章：<a href="https://zhuanlan.zhihu.com/p/85912409" target="_blank" rel="noopener">Java 锁之乐观锁和悲观锁</a></p>
<p>Java 按照锁的实现分为乐观锁和悲观锁，乐观锁和悲观锁并不是一种真实存在的锁，而是一种设计思想，乐观锁和悲观锁对于理解 Java 多线程和数据库来说至关重要，那么本篇文章就来详细探讨一下这两种锁的概念以及实现方式。</p>
<h3 id="悲观锁"><a href="#悲观锁" class="headerlink" title="悲观锁"></a>悲观锁</h3><p>_悲观锁_是一种悲观思想，它总认为最坏的情况可能会出现，它认为数据很可能会被其他人所修改，所以悲观锁在持有数据的时候总会把_资源_或者_数据_锁住，这样其他线程想要请求这个资源的时候就会阻塞，直到等到悲观锁把资源释放为止。传统的关系型数据库里边就用到了很多这种锁机制，<strong>比如行锁，表锁等，读锁，写锁等，都是在做操作之前先上锁。</strong>悲观锁的实现往往依靠数据库本身的锁功能实现。</p>
<p>Java 中的<code>synchronized</code> 和 <code>ReentrantLock</code> 等独占锁(排他锁)也是一种悲观锁思想的实现，因为 <code>synchronzied</code> 和 <code>ReentrantLock</code> 不管是否持有资源，它都会尝试去加锁，生怕自己心爱的宝贝被别人拿走。</p>
<h4 id="synchronized关键字"><a href="#synchronized关键字" class="headerlink" title="synchronized关键字"></a><code>synchronized</code>关键字</h4><p>关于<code>synchronized</code>关键字的叙述，详见<a href="synchronized/">线程安全</a>。</p>
<h4 id="volatile关键字"><a href="#volatile关键字" class="headerlink" title="volatile关键字"></a><code>volatile</code>关键字</h4><p>参考文章：<a href="https://www.cnblogs.com/zhengbin/p/5654805.html" target="_blank" rel="noopener">Java中Volatile关键字详解</a></p>
<h4 id="可重入锁-Reentrant-Lock"><a href="#可重入锁-Reentrant-Lock" class="headerlink" title="可重入锁(Reentrant Lock)"></a>可重入锁(Reentrant Lock)</h4><p>TODO</p>
<h3 id="乐观锁"><a href="#乐观锁" class="headerlink" title="乐观锁"></a>乐观锁</h3><p>乐观锁的思想与悲观锁的思想相反，它总认为资源和数据不会被别人所修改，所以读取不会上锁，但是乐观锁在进行写入操作的时候会判断当前数据是否被修改过。乐观锁的实现方案一般来说有两种： _版本号机制<em>和</em>CAS实现_。乐观锁多适用于多度的应用类型，这样可以提高吞吐量。</p>
<p>在Java中<code>java.util.concurrent.atomic</code>包下面的原子变量类就是使用了乐观锁的一种实现方式CAS实现的。</p>
<h4 id="实现"><a href="#实现" class="headerlink" title="实现"></a>实现</h4><ul>
<li><p>版本号实现</p>
<p>版本号机制是在数据表中加上一个 <code>version</code> 字段来实现的，表示数据被修改的次数，当执行写操作并且写入成功后，version = version + 1，当线程A要更新数据时，在读取数据的同时也会读取 version 值，在提交更新时，若刚才读取到的 version 值为当前数据库中的version值相等时才更新，否则重试更新操作，直到更新成功。</p>
<p>也可以使用时间戳。读取数据时记录时间戳，在提交更新时，若刚才读到的时间戳与当前数据库中的时间戳相等时才更新，否则重试更新操作，直到更新成功。</p>
</li>
<li><p>CAS</p>
<p>CAS 即 <strong>compare and swap（比较与交换）</strong>，是一种有名的无锁算法。即不使用锁的情况下实现多线程之间的变量同步，也就是在没有线程被阻塞的情况下实现变量的同步，所以也叫非阻塞同步（Non-blocking Synchronization）。</p>
<p>CAS 中涉及三个要素：</p>
<ul>
<li>需要读写的内存值 V</li>
<li>进行比较的值 A</li>
<li>拟写入的新值 B</li>
</ul>
<p>当且仅当预期值A和内存值V相同时，将内存值V修改为B，否则什么都不做。</p>
<p>JAVA对CAS的支持：在JDK1.5 中新添加 <code>java.util.concurrent (J.U.C)</code> 就是建立在 CAS 之上的。对于 <code>synchronized</code> 这种阻塞算法，CAS是非阻塞算法的一种实现。所以J.U.C在性能上有了很大的提升。</p>
</li>
</ul>
<h4 id="缺点"><a href="#缺点" class="headerlink" title="缺点"></a>缺点</h4><ul>
<li><p>ABA 问题</p>
<p>ABA 问题说的是，如果一个变量第一次读取的值是 A，准备好需要对 A 进行写操作的时候，发现值还是 A，那么这种情况下，能认为 A 的值没有被改变过吗？可以是由 A -&gt; B -&gt; A 的这种情况，但是<code>AtomicInteger</code>却不会这么认为，它只相信它看到的，它看到的是什么就是什么。</p>
<p>JDK 1.5 以后的 <code>AtomicStampedReference</code>类就提供了此种能力，其中的 <code>compareAndSet</code>方法就是首先检查当前引用是否等于预期引用，并且当前标志是否等于预期标志，如果全部相等，则以原子方式将该引用和该标志的值设置为给定的更新值。</p>
<p>也可以采用CAS的一个变种DCAS来解决这个问题。 DCAS，是对于每一个V增加一个引用的表示修改次数的标记符。对于每个V，如果引用修改了一次，这个计数器就加1。然后再这个变量需要update的时候，就同时检查变量的值和计数器的值。</p>
</li>
<li><p>循环开销大</p>
<p>我们知道乐观锁在进行写操作的时候会判断是否能够写入成功，如果写入不成功将触发等待 -&gt; 重试机制，这种情况是一个自旋锁，简单来说就是适用于短期内获取不到，进行等待重试的锁，它不适用于长期获取不到锁的情况，另外，自旋循环对于性能开销比较大。</p>
</li>
</ul>
<h4 id="CAS与synchronized的使用情景"><a href="#CAS与synchronized的使用情景" class="headerlink" title="CAS与synchronized的使用情景"></a>CAS与synchronized的使用情景</h4><p>简单的来说 CAS 适用于写比较少的情况下（多读场景，冲突一般较少），synchronized 适用于写比较多的情况下（多写场景，冲突一般较多）</p>
<ul>
<li>对于资源竞争较少（线程冲突较轻）的情况，使用 synchronized 同步锁进行线程阻塞和唤醒切换以及用户态内核态间的切换操作额外浪费消耗 cpu 资源；而 CAS 基于硬件实现，不需要进入内核，不需要切换线程，操作自旋几率较少，因此可以获得更高的性能。</li>
<li>对于资源竞争严重（线程冲突严重）的情况，CAS 自旋的概率会比较大，从而浪费更多的 CPU 资源，效率低于 synchronized。</li>
</ul>
<blockquote>
<p>补充： Java并发编程这个领域中 synchronized 关键字一直都是元老级的角色，很久之前很多人都会称它为 “重量级锁” 。但是，在JavaSE 1.6之后进行了主要包括为了减少获得锁和释放锁带来的性能消耗而引入的 偏向锁 和 轻量级锁 以及其它各种优化之后变得在某些情况下并不是那么重了。synchronized 的底层实现主要依靠 Lock-Free 的队列，基本思路是 自旋后阻塞，竞争切换后继续竞争锁，稍微牺牲了公平性，但获得了高吞吐量。在线程冲突较少的情况下，可以获得和 CAS 类似的性能；而线程冲突严重的情况下，性能远高于CAS。</p>
</blockquote>
<h4 id="Lock类"><a href="#Lock类" class="headerlink" title="Lock类"></a>Lock类</h4><p>TODO</p>
<h2 id="自旋锁"><a href="#自旋锁" class="headerlink" title="自旋锁"></a>自旋锁</h2><p>TODO</p>

      
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